DE1608167A1 - Magnetic alloy - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
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Description
Priorität vom 28. Dezember 1966, Nr. 85 381/66, Japan.Priority December 28, 1966, No. 85 381/66, Japan.
Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Legierung und insbesondere auf eine magnetische Legierung mit einem rechteckigen Verlauf ihrer Hysteresiskurve, sodass die Legierung für Kerne in magnetischen Verstärkern verwendet werden kann.The invention relates to a magnetic alloy and especially on a magnetic alloy with a rectangular Course of its hysteresis curve, so that the alloy for Cores can be used in magnetic amplifiers.
Kerne -für magnetische Verstärker, die in magnetischen Einrich- , tungen zur automatischen Steuerung oder in Instrumenten v/ie Magnetverstärker (Transduktorverstärker) oder in einem magnetischen Multivibrator verv/endet werden sollen, müssen eine Hysteresiskurve haben, die so rechteckig wie möglich verläuft. Um die wirksamsten magnetischen Eigenschaften erhalten zu können, hat man ein anisotropes Material zu einem ringförmigen Kern so verformt, dass im Megnetlinienverlauf kein Luftspalt entsteht, der einen ungünstigen Einfluss auf den rechteckigen Verlauf derCores for magnetic amplifiers that are to be used in magnetic devices for automatic control or in instruments v / ie magnetic amplifiers (transducer amplifiers) or in a magnetic multivibrator must have a hysteresis curve that is as square as possible. In order to obtain the effective magnetic properties, it is an anisotropic material has formed into a ring-shaped core such that no air gap arises in the Megnetlinienverlauf that an unfavorable influence on the rectangular profile of the
Hysterisiskurve des Kerns hat.'Has hysteresis curve of the nucleus. '
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Mn Material wie orientiert© 50~Permalloy oder ein orientiertes Siliziurastahlblech, dessen Orientierung beim Verwalzen und Tempern erzeugt worden ist, werden als Rin^kerne bevorzugt, verwendet.Mn material such as oriented © 50 ~ Permalloy or an oriented Silicon steel sheet, its orientation during rolling and tempering has been produced, are preferably used as the cores.
Vom Standpunkt des Verbrauchers haben jedoch Ringkerne wagen des schwierigen Wickelverfahrens und ihres schlechten Füllfaktors, wenn sie in Schaltungen verwendet werden, bestimmte Nachteile gegenüber üblichen laminierten Kernen, die E-I-förmig ausgestanzt worden sind. Deshalb ist die Entwicklung von gestanzten laminierten Kernen mit* hervorragenden rechteckigen Hysterosiseigenschaften besonders erwünscht.From a consumer standpoint, however, toroidal cores have dare the difficult winding process and its poor fill factor, when used in circuits, certain disadvantages over conventional laminated cores that are E-I-shaped have been punched out. Therefore the development of stamped laminated cores with * excellent rectangular hysterosis properties particularly desirable.
Magnetische Eigenschaften, die für Kerne gefordert v/erden, welche in magnetischen Verstärkern oder magnetischen HuItivibrato-'· ren verwendet werden sollen, lassen sich wie folgt zusammenfassen:Magnetic properties required for cores, which in magnetic amplifiers or magnetic HuItivibrato- '· can be summarized as follows:
1. grosse magnetische Flussdichte.1. Large magnetic flux density.
Wenn ein Kernmaterial eine grosse magnetische Flussdichte hat, kann eine kleine Querschnittsfläcbe des Kernes für einen bestimmten magnetischen Fluss ausreichend sein, und dia Grösse der Vorrichtung kenn stark vermindert werden* When a core material having a large magnetic flux density, a small Querschnittsfläcbe of the core for a given magnetic flux may be sufficient and dia size of the device characteristic can be greatly decreased *
2« kleine Koerzitivkraft. 2 « small coercive force.
. Eine kleine Koerzitivkraft 1st für Kernmaterial nicht vorteilhaft, da sie einen proportional groasen Erregerstrom erfordert. Ferner steigern groese Koersitivkräfte Energieverlust· in einem magnetischen Wechselstrom old und führen au. A small coercive force is not advantageous for core material because it requires a proportionally large excitation current. Furthermore, large coersitive forces increase energy loss in an alternating magnetic current and lead to it
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einen Temperaturanstieg im Kern.a rise in temperature in the core.
3· Rechteckiger Verlauf der llysteresiskurve.3 · Rectangular course of the llysteresis curve.
Das Kernnaterial für magnetische Verstärker oder magnetische föultivibratoren muss einen solchen Verlauf der Hysteresiskurve besitzen, dass der Anstieg der Magnetisierungskurve scharf verläuft und dass die sich nähernden Teile der Kurv© bis zur Sättigung der Ilagnetisierung flach verlaufen.The core material for magnetic amplifiers or magnetic föultivibratoren must have such a course of the hysteresis curve possess that the rise of the magnetization curve is sharp and that the approaching parts of the curve © run flat until saturation of the lagnetization.
Im allgemeinen muss ein magnetischer Verstärker ein rechteckiges Verhältnis Br/Bm oder 3k/Bn, grosser als Ot9i besitzen, wenn Br die restliche magnetische Flussdichte, Bk die magnetische Plussdichte am Knickpunkt der Magnetisierungskurve und Bm die maximale magnetische 3?lussdichte ist»In general, a magnetic amplifier must have a rectangular ratio Br / Bm or 3k / Bn, greater than O t 9i, if Br is the remaining magnetic flux density, Bk is the magnetic plus density at the inflection point of the magnetization curve and Bm is the maximum magnetic flux density »
4. Kleiner Temperaturkoeffizient der magnetischen Eigenschaften.4. Small temperature coefficient of the magnetic properties.
Metallische magnetische Substanzen haben einen deutlichen Vorteil hinsichtlich ihres geringen Temperatürkoeffizienten der magnetischen Eigenschaften im Vergleich zu Ferrit (magnetische Oxydsubstanzen). Obv/ohl sogar metallische Substanzen verschiedene Teraperaturkoeffizienten je nach der Zusammensetzung der Legierung haben, so sollte die Änderung der magnetischen Eigenschaften der Kerne natürlich so gering wie irgendwie möglich sein, wenn letztere als Schaltungselemente in automatischen Steuerungseinrichtungen oder in Instrumenten vervrendet werden.Metallic magnetic substances have a distinct advantage with regard to their low temperature coefficient of magnetic properties compared to ferrite (magnetic oxide substances). Although even metallic substances have different temperature coefficients depending on the composition of the alloy, so should the change in magnetic Properties of the cores naturally be as low as possible when the latter are used as circuit elements used in automatic control equipment or in instruments.
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5. Hoher spezifischer elektrischer Widerstand.5. High specific electrical resistance.
Wenn der Kern in einem magnetischen vjechselstrorafeld ange- · ordnet v/ird, ist der erzeugte Wirbelstromverlust umgekehrt proportional dem spezifischen elektrischen Widerstand des Kernsiaterials. Deshalb sollte der spezifische elektrische l/iderstand bo gross wie irgend möglich sein.When the core is in a magnetic alternating current field orders v / ird, the eddy current loss generated is reversed proportional to the specific electrical resistance of the core material. Therefore should be the specific electrical l / iderstand bo be large as humanly possible.
6. Geringe .Änderung der magnetischen Eigenschaften wegen äusserer Spannungen« ,6. Slight change in magnetic properties due to external tensions «,
Obwohl ein Kernmaterial mit kleiner Koerzitivkraft und rechteckigem Verlauf der Hysteresiskurve dazu neigt, seine magnetischen Eigenschaften bei äusserer Beanspruchung zu ändern, sind aus praktischen Überlegungen möglichst geringe Änderungen der magnetischen Eigenschaften erwünscht.Though a core material with small coercive force and rectangular The course of the hysteresis curve tends to be magnetic For practical reasons, changing properties in the event of external stress is the smallest possible change the magnetic properties are desirable.
Ee ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine neue magnetische Legierung mit einem hervorragend rechteckigen Verlauf der Hysteresiskurve anzugeben. Die neue Legierung erfüllt in hervorragender, Weise die ob'en erwähnten Anforderungen. Es lassen sich daraus leicht gestanzte Elemente herstellen, die sich leicht wickeln lassen.Ee is therefore an object of the invention to provide a new magnetic Specify alloy with an excellent rectangular shape of the hysteresis curve. The new alloy fulfills in excellent, Way the above mentioned requirements. It can easily be used to produce punched elements that can be easily let wrap.
Gemüse der Erfindung besteht die magnetische Legierung im wesentlichen aus einem Fe-Co-Ni-Legierungssystem, dem weniger als 5 Gew. % Mo oder Cu zugesetzt wurde, und dessen Curie-Punkt höher als 620°C ist, der sich durch die magnetische Temperungsbehandlung wirksam beeinflussen lässt.Vegetables of the invention, the magnetic alloy essentially consists of a Fe-Co-Ni alloy system to which was less than 5 wt.% Mo or Cu is added, and the Curie point higher than 620 ° C, extending through the magnetic annealing treatment can be effectively influenced.
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Fig. 1 zeigt die Ourie-i-unkte der Fe-Go-Ni-Legierung, aufgetra .gen im ternären Phasendiagroinm von Fe, Co, Ki.Fig. 1 shows the Ourie-i-points of the Fe-Go-Ni alloy, applied .gen in the ternary phase diagram of Fe, Co, Ki.
Fig. 2 zeigt die spontane Magnetisierung der gleichen Legie-' rungen, die in ähnlicher V/eise wie in Fig. 1 dargestellt sind.Fig. 2 shows the spontaneous magnetization of the same alloy ' stanchions which are shown in a manner similar to that in FIG.
3 zeigt die Xoerzitivkräfte der gleichen Legierungen, die in ähnlicher Weise v/ie in Fig. 1 aufgetragen sind.Fig. 3 shows the Xocitive Forces of the same alloys that are plotted in a similar manner to that in FIG.
Fig. 4· ist eine Aufsicht auf ein Unförmiges Kernelement, welches 3US der erfindungsgemässen magnetischen Legierung hergestellt worden ist.Figure 4 is a plan view of a misshapen core member which 3US made of the magnetic alloy according to the invention has been.
Fig. 5 ist eine erläuternde Zeichnung, um die magnetische Temperungsbehandlung eines Kerns darzustellen, der durch Laminieren bzw. Aufeinanderlegen von Kernalementen. nach Fig. 4 entständen igt.Fig. 5 is an explanatory drawing for the magnetic annealing treatment to represent a core, which by lamination or laying on top of one another of Kernalementen. according to Fig. 4 arise igt.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Kernes, der durch ein Paket von U-förmigen Kernelemanten gemäss der Erfindung aufgebaut worden ist.Fig. 6 is a perspective view of a core constructed by a package of U-shaped kernel elements according to the invention has been.
Fig. 7 zeigt einen Teil einer Kagnetisierungskurve, uia die Definition des rechteckigen Verhältnisses Br/Bm oder Bk/Bm zu erläutern.Fig. 7 shows part of a magnetization curve, including the definition to explain the rectangular ratio Br / Bm or Bk / Bm.
Die Anmelderin hat gründliche Untersuchungen des Systems Fe-Go-Hi vorgenommen, um daraus ein Kernsaeterial entwickeln zuThe applicant has made thorough studies of the Fe-Go-Hi system made in order to develop a core set from it
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können, dessen Eysteresiskurve rechteckig verläuft und das alle sechs oben erwähnten Anforderungen erfüllt. Ausserdem kann es einer magnetischen Teraperungsbehandlung unterworfen v/erden, um weiter den Verlauf der rechteckigen Hysteresiskurve zu verbessern. !Ferner wurden die Formen von Kemelementen geprüft, wie die U-Form, Ringform und dergl. Im folgenden werden die magnetischen Eigenschaften des Pe-Co-Ki-üysteas anhand von ternären Pha sendiagramnen als Basis für die Erfindung erläutert.can whose eysteresis curve is rectangular and that all six requirements mentioned above are met. It can also subjected to a magnetic terapering treatment in order to further improve the shape of the rectangular hysteresis curve. ! Furthermore, the shapes of core elements were examined, such as the U-shape, ring-shape, and the like. In the following, the magnetic Properties of the Pe-Co-Ki-üysteas based on ternary Pha sendiagramnen explained as a basis for the invention.
Die Fig« 1» 2 und 3 zeigen die Curie-Punkte, spontane Magnetisierung (in Gauss) und Koerzitivkräfte (in Oersted) von Fe-Co-Ki-Legierungen. Diese Zeichnungen sind abgeleitet aus dem Buch "Ferromagnetisch1 von R. M. Bozorth, veröffentlicht von D. Van Nostrand Co., 1951« Aus den Zeichnungen kann man ohne weiteres entnehmen, dass bei einer Ni-Ilenge grosser als 50 Gew. JS die Ourie-Punkte ansteigen, wenn die Menge an Co zunimmt. Andererseits fällt der Curie-Punkt rasch ab, wenn die I?e-Menge über 30 Gew. Ja ansteigt.Figures «1» 2 and 3 show the Curie points, spontaneous magnetization (in Gauss) and coercive forces (in Oersted) of Fe-Co-Ki alloys. These drawings are derived from the book "Ferromagnetic 1 by RM Bozorth, published by D. Van Nostrand Co., 1951" From the drawings one can readily see that with a Ni-Ilenge greater than 50 wt. JS the Ourie points increase when the amount of Co increases. On the other hand, when the amount of I ? e increases over 30 wt. Ja, the Curie point drops rapidly.
Wenn Co 4. 30 e£ und Fe < 10 CJ> ist, nimmt die spontane Magnetisierung der Legierungen in grossem Umfang ab und wenn Co > 30 % und Fe ;> 10 % ist, sind die Koerzitivkräfte der Legierungen hoch.When Co is 4.30 e £ and Fe <10 C J> , the spontaneous magnetization of the alloys largely decreases, and when Co> 30 % and Fe;> 10 % , the coercive forces of the alloys are high.
Man kann ferner schätzen, dass, je dichter das Atomverhältnis von Ni und Co plus Fe bei 1 liegt, desto grosser die induzierte magnetische Anisotropie ist, wegen der magnetischen Temperun^sbehsndlung und dass umso höher der Curie-Punkt einer Legierung liegt, ae niedriger der Temperaturkoeffizient seiner magnetischen Eigenschaften ist.It can also be estimated that the closer the atomic ratio of Ni and Co plus Fe is 1, the greater the induced magnetic anisotropy, because of the magnetic tempering treatment and that the higher the Curie point of an alloy, the lower the temperature coefficient of its magnetic ones Properties is.
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Um die Aufgaben der Erfindung zu lösen» werden die möglichen Bereiche der Zusammensetzung einer Legierung v/ie des Fe-Go-Hi-Systems so angegeben, dass Fe plus Go <50 #, 10 JS <Fe -C30 $ ist und eine ilickelmenge nicht so gross ist, vorzugsweise weniger als 80 Gew. # beträgt, wegen der für die spontane Magnetisierung praktischen Menge, Die Mengen an Go und l?e umfassen O $ nicht.In order to achieve the objects of the invention, the possible ranges of the composition of an alloy v / ie of the Fe-Go-Hi system are given in such a way that Fe plus Go <50 #, 10 JS <Fe -C30 $ and an amount of nickel is not is so large, preferably less than 80 wt. # , because of the practical amount for spontaneous magnetization, the amounts of Go and l? e do not include O $.
Zunehmende Hengen an Go Xm Fe-Go-Hi-System füte©n zu einem Ansteigen der Gurie-Punkte und einer Verbesserung der induzierten magnetischen Anisotropie, während ein Erhöhen an Go nicht nur seine Koerzitivkraft gross macht» sondern auch seinen magnetostriktiven Koeffizienten so hoch macht, dass sich seine magnetischen Eigenschaften infolge einer von aussen einwirkenden Spannung ändern. Infolgedessen sollte die Kobaltmenge auf weniger als 50 Gew. Ja beschränkt bleiben»Increasing numbers of Go Xm Fe-Go-Hi systems lead to an increase in Gurie points and an improvement in the induced magnetic anisotropy, while an increase in Go not only makes its coercive force high, but also makes its magnetostrictive coefficient so high that its magnetic properties change as a result of an external voltage. As a result, the amount of cobalt should be limited to less than 50 wt. Yes »
V/enn andererseits die Kobaltiaenge in der Legierung zu gering ist, fällt der Curie-Punkt und die spontan© Magnetisierung der Legierung beträchtlich ab, und man kann nicht mehr mit guten magnetischen Eigenschaften rechnen. Deshalb muss bei der erfindungsgemässen Legierung die Kobaltmeng© grosser als wenigstens 5 Gew. # sein. Die erwünscht© Hangs kann ±12 Bereich von 7 bis 21 Gew. £ liegen.On the other hand, if the amount of cobalt in the alloy is too small is, the Curie point and the spontaneous © magnetization of the Alloy decreases considerably and you can no longer use good ones calculate magnetic properties. Therefore, with the inventive Alloy the amount of cobalt is greater than at least 5 wt. # Be. The desired © hangs can range from 7 to ± 12 21 wt.
Aus den obigen Betrachtungen wird klare dass das Fe-Go-Ki-System eine Zusaniniensatzmig nat9 die im B©r®ieli von 50 $<£ Ki <80 fV< 5 3 Go < 30 # ^d IC'tf < Fe <30 JS liegt. E Fe-Go-Ki system is clear from the above considerations that a Zusaniniensatzmig nat 9 in B © r®ieli 50 $ <£ Ki <80 fV <5 3 Go <30 # ^ d IC'tf <Fe <30 JS lies.
\"' 209813/0.2 6S \ "' 209813 / 0.2 6S
Diese Legierungen haben Jedoch einen Nachteil, weil sie wegen ihres geringen spezifischen elektrischen Widerstandes die oben erwähnten sechs Anforderungen nicht vollständig erfüllen. Sie ' sind deshalb nicht für eine magnetische Vorrichtung, wie einen magnetischen Verstärker und einen Multivibrator, geeignet, bei denen geringe Energieverluste gefordert werden.However, these alloys have a disadvantage in that, because of their low electrical resistivity, they have the above do not fully meet the six requirements mentioned. They are therefore not for a magnetic device like one magnetic amplifier and a multivibrator, suitable where low energy losses are required.
Um dieses Problem eines geringen spezifischen elektrischen Widerstandes zu lösen, wurden '^eitere Untersuchungen und Versuche durchgeführt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Zugabe einer geeigneten Menge an Molybdän oder Kupfer ein Ansteigen des spezifischen elektrischen Widerstands bewirkt. Die Zugabe von Mo oder Ou bewirkt einen besseren rechteckigen Verlauf der Hysteresiskurve. Eine Aufgabe der Erfindung ist nicht nur die magnetischen Eigenschaften einer Legierung, v/ie deren Koerzitivkraft und deren Rechteckvarhältnis (rectangular ratio) zu verbessern, sondern auch die Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstandes, die dadurch erreicht werden kann, dass man weniger als 5 Gew. % Molybdän oder Kupfer, bezogen suf die Legierung, zugibt. Wenn man.ferner ein erfindungsgemässes Kernmaterial verwendet, kann ein für einen Magnetverstärker oder Multivibrator vorgesehener Kern U-förmig ausgebildet werden, obwohl er dennoch den erwünschten rechteckigen Verlauf seiner Hysteresiskurve beibehält. Ferner kann der Füllfaktor und das Wickeln stark verbessert bzw. erleichtert werden.In order to solve this problem of a low electrical resistivity, further investigations and experiments have been carried out. It has been shown that the addition of a suitable amount of molybdenum or copper causes an increase in the specific electrical resistance. The addition of Mo or Ou results in a better rectangular shape of the hysteresis curve. An object of the invention is not only to improve the magnetic properties of an alloy, v / ie its coercive force and its rectangular ratio, but also to increase the specific electrical resistance, which can be achieved by using less than 5 wt. % Molybdenum or copper, based on the alloy, is added. If a core material according to the invention is also used, a core provided for a magnetic amplifier or multivibrator can be U-shaped, although it nevertheless retains the desired rectangular shape of its hysteresis curve. Furthermore, the fill factor and the winding can be greatly improved or facilitated.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by means of the following examples.
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15 Legierungsproben, Gc 1 - 15» naher erläutert in der Tabelle 1, wurden durch Vakuumschraelzen hergestellt. 2s wurden elementare Metalle, elektrolytisches Fe, Go und Hi mit sehr hoher Reinheit verwendet«15 alloy samples, Gc 1 - 15 »explained in more detail in the table 1, were made by vacuum welding. For 2s elemental metals, electrolytic Fe, Go and Hi with very high purity were used «
Aus einem Giissblook \*urde ein Knüppel alt einer Dicke= von 10 mm durch heisses Bearbeiten hergestellt, der dann wiederum zwischenzeitlich getempert und zu einer Platte mit der endgültigen Dicke von 0,3 mn durch kaltes Verwaisen verarbeitet wurde· Anschliessend: wurden Ringproben mit einem Aussendurchmesser von 45 mm und einen Innendurchmesser von 35 mm aus dem Blech herausgestanzt und für die folgenden Versuche verwendet.A billet with a thickness of 10 mm was made from a Giissblook produced by hot processing, which in turn is tempered in the meantime and made into a plate with the final thickness of 0.3 mn has been processed by cold orphanage were ring specimens with an outside diameter of 45 mm and one Inside diameter of 35 mm punched out of the sheet metal and for used the following experiments.
Um irgendwelche durch das mechanische Bearbeiten verursachten inneren Spannungen zu beseitigen, wurden die Proben bei einer Temperatur oberhalb von 9000C in einer Wasserstoffatmosphäre getempert, um Oxydation zu. verhindern oder Verunreinigung der Proben durch die Atmosphäre.In order to eliminate any internal stresses caused by the mechanical processing, the samples were tempered at a temperature above 900 ° C. in a hydrogen atmosphere in order to oxidize them. prevent or contaminate samples from the atmosphere.
Anschliessend wurden die Proben der magnetischen Tenperungsbehandlung ausgesetzt· Zunächst wurde ein Ringkern mit einer aolchen Wicklung gewickelt, dass darin ein Hegnetfeld erzeugt wurde; er wurde wiederum auf 7000O erhitzt. Der Kern wurde allmählich in dem Hagnetfeld von 7000O auf 4000U gekühlt, wobei die Kühig«- •chwindigkeit etwa 25°0/8td. ble 200°0/8td. und die Stärke de·The samples were then subjected to the magnetic tempering treatment. First, a toroidal core was wound with such a winding that a Hegnet field was generated in it; he was again heated to 700 0 O. The core was gradually cooled in the magnetic field from 700 0 0 to 400 0 U, the cooling speed about 25 ° 0 / 8td. ble 200 ° 0 / 8td. and the strength of
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Tabelle 1 bedeutet die magnetische Flussdichte BIO, ein Rechteckverhältnis Br/BlO und BO.5/BlO1 die Koerzitivkraft He1 den Curie-Punkt Tc1 den spezifischen elektrischen Widerstand ρ -cm) und einen Temperaturkoeffizienten der magnetischenTable 1 denotes the magnetic flux density BIO, a square ratio Br / BlO and BO.5 / BlO 1 the coercive force He 1 the Curie point Tc 1 the specific electrical resistance ρ -cm) and a temperature coefficient of the magnetic
Flussdichte.α Blü Jeder Probe, wenn sie 2 stunden lang bei HOO0O getempert, dann erneut auf 700°0 erhitzt und 1/2 Stunde bei dieser Temperatur gehalten wurde; anschliessend v/urde sie im Magnetfeld von 5 Oersted auf 4000G mit einer Kühlrjeschv/indigkeit von 100°0/3td. abgekühlt. In der Tabelle ist α BIO ein durchschnittlicher Teraperaturkoeffizient zwischen -20°C und +JO0O; BIO, Br/BlO, BO.5/310 uarden bestimmt nach der Angabe der Ma^-netisierungswerte, wie sie. in der Fig. 7 angegeben sind. Der ausserordentlich gute rechteckige Verlauf der Hysteresiskurve lässt sich dadurch zeigen, dass die Werte von Br/B10 und BO.5/BIO dicht bei 100 % liegen.Flux density.α Blü Each sample, if it was annealed for 2 hours at HOO 0 O, then heated again to 700 ° 0 and held at this temperature for 1/2 hour; it then went from 5 oersteds to 400 0 G in a magnetic field with a cooling speed of 100 ° 0 / 3td. cooled down. In the table, α BIO is an average temperature coefficient between -20 ° C and + JO 0 O; BIO, Br / BlO, BO.5 / 310 uarden determined after the indication of the Ma ^ -netisierungswerte how they. are indicated in FIG. The extraordinarily good rectangular shape of the hysteresis curve can be shown by the fact that the values of Br / B10 and BO.5 / BIO are close to 100 % .
- IO -- OK -
setzung in Gew.-sSChemical together
Settlement in weight sP
(ft)B0.5 / B10
(ft)
(Oe)Hc
(Oe)
(KG)B10
(KG)
640690
640
36,3.17.2
36.3
-2,3-2.2
-2.3
76th
7th
14Co-24Pe-2Mo-Ni14Co-26Pe-Ni
14Co-24Pe-2Mo-Ni
91,388.9
91.3
95,092 ,?
95.0
0,0330.038
0.033
ItIl
It
O
e®
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12,813.8
12.8
Ca» ^x - »,
Ca » ^ x
σ>
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co 11
σ>
ο
co
Aus der Tabelle 1 kann man entnehmen, dass zwar die ternären Legierungen Pe-Oo-Ki der Proben Kr. 1, 6 und 11 höhere Curie-Punkte und verhältnismässig gute.magnetische Eigenschaften besitzen, dass jedoch der spezifische elektrische Widerstand beträchtlich gering ist.From Table 1 it can be seen that although the ternary Alloys Pe-Oo-Ki of samples Kr. 1, 6 and 11 have higher Curie points and relatively good magnetic properties, however, the specific electrical resistance is considerably low.
Geringer spezifischer elektrischer i/iderstand verursacht einen grossen V/irbelstroraverlust in einen Kern, der einem Wechselstroaraagnetfeld ausgesetzt ist. Im Gegensatz hierzu zeigen Fe-Co-Ni-Mo oder Fe-Co-lIi-Cu-Legierungen, die eine geeignete Menge Molybdän oder Kupfer neben Pe, Co und Ki enthalten, einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand. Eine Ausnahme machen die Proben Nr. 4·, 5 und. 9» wobei die Legierungen einen Tc höher alsLow specific electrical resistance causes one large V / irbelstrora loss in a nucleus that is exposed to an alternating current magnetic field is exposed. In contrast, Fe-Co-Ni-Mo show or Fe-Co-lIi-Cu alloys, which is a suitable amount Containing molybdenum or copper in addition to Pe, Co and Ki, have a high electrical resistivity. Samples No. 4 ·, 5 and are an exception. 9 »with the alloys having a Tc higher than
6200C und hervorragende magnetische Eigenschaften besitzen.620 0 C and have excellent magnetic properties.
Um den rechteckigen Verlauf der Hysteresiskurve zu verbessern, sollte die Legierung, wirksam durch magnetisches Tempern so beeinflusst werden, dass sie eine kräftige magnetische AnisotropieTo improve the rectangular shape of the hysteresis curve, the alloy should be effectively affected by magnetic annealing be that they have a powerful magnetic anisotropy
zeigt. Es wurde gefunden, dass der Grad der Beeinflussung der »shows. It was found that the degree of influence on the »
magnetischen Temperungsbehandlung einer Legierung einen wichtigen Einfluss auf den Gurie-Punkt der Legierung hat. föan kann allgemein sagen, dass Legierungen mit hohen Curie-Punkten hervorragende magnetische Eigenschaften zeigen.magnetic annealing treatment of an alloy is an important one Affects the Gurie point of the alloy. föan can generally say that alloys with high Curie points show excellent magnetic properties.
In den Proben Kr. 4, 5 und 9 ist Hc gross und sowohl 3r/B10 als B0.5/B1C klein, obwohl diese Proben eine Zusammensetzung haben, diö im Bereich von Pe < 30 £, Co <30 #, Mo oder Cu < 4 % liegt, wobei der Rest Hi ist. Ihre Curie-Punkte tendieren dazu, niedri-In samples Kr. 4, 5 and 9, Hc is large and both 3r / B10 and B0.5 / B1C are small, although these samples have a composition that is in the range of Pe <£ 30, Co <30 #, Mo or Cu <4 % with the remainder being Hi. Your Curie points tend to be low
2 O 9 8 1 3, μ ν, ν BAD Or1Q1n^2 O 9 8 1 3, μ ν, ν BAD Or 1 Q 1n ^
ger als 620°G zu sein, da man aus der-Fig. 1 entnehmen kann, dass ein kleiner Prozentsatz Kobalt dazu neigt, den Cuiiie-PuRkt zu erniedrigen und ferner die Zugabe von Molybdän oder Kupfer zum Erniedrigen von Tc führt.to be lower than 620 ° G, since one from the-Fig. 1 can be seen that a small percentage of cobalt tends to make up the Cuiiie point to lower and also the addition of molybdenum or copper leads to lowering of Tc.
Infolgedessen sollte die hinzuzufügende Menge an Molybdän oder Kupfer so gewählt werden, dass der Curie-Punkt der Legierungen höher als wenigstens 62O0O ist. Ein "!Temperaturkoeffizient- α BIO von BIO des Fe-Co-lü-Mor oder Fe-Oo-Hi-Cu-Systems ist -(2,0-2,6 χ 10~') mit einem Durchschnittswert zwischen -20°0 und +300C. Es ist etwa die Hälfte des Wertes für übliche bekannte Materialien, die für ringförmige Kerne verwendet werden, wie orientierte 50-Perraalloy (50 # Hi-Fe-Legierung, α BIO «' -(5,5 χ 10*"Zi") ) Supermalloy (5 # Mo - 79 # Ni-Fe Legierung; . α BIO β (6,0 χ ΙΟ"4) ).As a result, the amount of molybdenum or copper to be added should be chosen so that the Curie point of the alloys is higher than at least 62O 0 O. A temperature coefficient-α BIO of BIO of the Fe-Co-lü-Mor or Fe-Oo-Hi-Cu system is - (2.0-2.6 χ 10 ~ ') with an average value between -20 ° 0 and +30 0 C. It is about half the value for common known materials used for ring-shaped cores, such as oriented 50-Perraalloy (50 # Hi-Fe alloy, α BIO «'- (5.5 χ 10 * " Zi ")) Supermalloy (5 # Mo - 79 # Ni-Fe alloy;. Α BIO β (6.0 χ ΙΟ " 4 )).
Andererseits ist zu erkennen, dass die Proben mit einem höheren Tc-Wert? dazu neigen, kleinere absolute Werte für BIO zu haben. Unter diesen Proben genügen diejenigen mit der Kummer 2, 3t 7» 8, 10, .12, 13, 14 und 15 den Bedingungen, wonach.BIO ■ 11,5KG (KGauss), Br/B10 > 85 #, Hc < 0,05 Oe, P >30 uO und α BIO <2,5 κ 10"" ist. Diese Proben haben sich deshalb als recht geeignet erwiesen, um daraus ein Kernmäterial mit rechteckigem Verlauf der Hysteresiskurve herzustellen, das sich für einen magnetischen Verstärker, einen magnetischen Multivibrator und dargl. eignet.On the other hand, it can be seen that the samples with a higher Tc value? tend to have smaller absolute values for BIO. Among these samples, those with grief 2, 3t 7 » 8, 10, .12, 13, 14 and 15 the conditions according to which.BIO ■ 11,5KG (KGauss), Br / B10> 85 #, Hc <0.05 Oe, P> 30 uO and α BIO <2.5 κ 10 "". These samples have therefore proven to be quite suitable proved to be a core material with a rectangular course of the hysteresis curve to produce a magnetic Amplifier, a magnetic multivibrator and the like. suitable.
- 1? -209813/0266- 1? -209813/0266
Zwei Legierungsarten wurden auf den Einfluss der Temperungstemperatur untersucht, wie dies in der Tabelle 2 angegeben ist. Die Zusammensetzung der Legierungsproben entspricht den Proben Kr. 2 und 3 der Tabelle 1. /Two types of alloys have been identified on the influence of the tempering temperature examined as indicated in Table 2. The composition of the alloy samples corresponds to the samples Kr. 2 and 3 of table 1. /
Der Einfluss der Kühlgeschwiadigkeit im magnetischen Feld wurde ein zwei Legierungen untersucht, deren Zusammensetzung den Proben Nr. 2 und 3 entspricht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 enthalten. The influence of the cooling speed in the magnetic field was one examined two alloys, whose composition the samples No. 2 and 3 correspond. The results are shown in Table 3.
- 14 209813/0268 - 14 209813/0268
BADOfIIGiNALBADOFIIGiNAL
/Γ/ Γ
Ablcühlbedin^im:\-en BIO (KG) Br/BlO (fr) Hc (Oe) Cooling conditions in: \ - en BIO (KG) Br / BlO (fr) Hc (Oe)
Diose Proben wurden zunächst 30 Min. bei 700 C gehalten. Dann wurden sie mit verschiedenen Kühigeschwindigkeiten im Magnetfeld von 5 Oersted bis zu 4000G abgekühlt, wie dies in der Tabelle 3 angegeben ist*The samples were initially kept at 700 ° C. for 30 minutes. Then they were cooled with different cooling speeds in the magnetic field from 5 Oersted to 400 0 G, as indicated in Table 3 *
™abelle 4 zeigt die magnetischen Eigenschaften einer Fe-Co-Ki-Grundlegierucij, wenn 2 # Kupfer und Übergangsmetalle wie Molybdän, Chrom und Vanadium zugegeben wurden. Die Proben wurden ringförmig mit einer Diske von 0,3 mm hergestellt und bei etwa 1100 C getempert. Für die magnetische Temperungsbehandlung wurden die Proben zunächst 30 Hin. bei 7000C gehalten und dann mit einer Geschwindigkeit von 50°C pro ätunde in einem Magnetfeld von 5 Oer.-sted bis auf 400°C abgekühlt.Table 4 shows the magnetic properties of a Fe-Co-Ki base alloy when 2 # copper and transition metals such as molybdenum, chromium and vanadium are added. The samples were produced in the shape of a ring with a disk of 0.3 mm and tempered at about 1100.degree. For the magnetic annealing treatment, the samples were initially 30 Hin. maintained at 700 0 C and then at a rate of 50 ° C per ätunde in a magnetic field of 5 Oer.-sted to cooled to 400 ° C.
BADORiQINALBADORiQINAL
- 15 -- 15 -
209813/026 6209813/026 6
90,6
66,6
65,686.1
90.6
66.6
65.6
11.9
11,0
10,511.1
11.9
11.0
10.5
0,04-1
0-, 066
0,04-60.039
0.04-1
0-066
0.04-6
2
31
2
3
7Qo-21Fe-2Gu-tii
70o~21Fe-2Cr-Ki
70o~21Fe-2V-Iii7 Co-21Fe ~ 2Mo-III
7Qo-21Fe-2Gu-tii
70o ~ 21Fe-2Cr-Ki
70o ~ 21Fe-2V-III
Der Tabelle 4- kann man ohne weiteres entnehmen, dass die Wirkungen der Zugabe dieser metallischen Elemente auf magnetische Eigenschaften, insbesondere auf den rechteckigen Verlauf der Hysteresisku.rve recht verschieden sind, obwohl man von allen Proben erwarten konnte, dass sie sowohl die magnetischen Eigenschaften verbessern, als auch den spezifischen elektrischen Widerstand erhöhen,It can be readily seen from Table 4- that the effects of adding these metallic elements on magnetic properties, in particular on the rectangular course of the hysteresis curve, are quite different, although all samples could be expected to improve both the magnetic properties , as well as increasing the specific electrical resistance,
Für Fe-Co-lTi-Legierungen haben sich Kupfer und Molybdän als die am besten zu bevorzugenden Zusätze erwiesen, nicht nur hinsichtlich der Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstandes, sondern auch wegen der, Verbesserung des rechteckigen Verlaufs der Hysteresiskurve durch magnetische Temperungsbehandlung.For Fe-Co-lTi alloys, copper and molybdenum have proven to be the proved to be the most preferable additives, not only in terms of increasing the specific electrical resistance, but also because of the improvement of the rectangular shape of the hysteresis curve through magnetic annealing treatment.
Ein Kern wurde inform eines Laminats von U-förmigen Kernelementen zusammengestellt, wie sie in Fig. 4- dargestellt sind. Sie wurden aus einer Platte bzw. aus einem Blech oder Blechen der Zusammensetzung der Probe Kr. 3 oder Kr. 10 gestanzt, deren Eigenschaften in der Tabelle 1 angegeben sind. Ein Kernelement nachA core was made in the form of a laminate of U-shaped core elements compiled as shown in Fig. 4-. They were made from a plate or sheet metal or sheets of the Composition of the sample Kr. 3 or Kr. 10 punched, their properties are given in Table 1. A core element after
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Fig. 4 hat eine Dicke von etwa 0,3 ram, 1, ist für vier verschiedene Längen in G?a.belle 5 angegeben, Ip = 10 mm, I7 «■ 20 mm und I2, « 5 mm.Fig. 4 has a thickness of about 0.3 ram, 1, is given for four different lengths in G? A.belle 5, Ip = 10 mm, I 7 «■ 20 mm and I 2 ,« 5 mm.
' ; Nach, den Ausstanzen wurde ein Kernelement bei hoher Temperatur getempert und anschliessend im Magnetfeld von 700°0 auf 4C0°0 bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 100°C/Std. getempert. Das magnetische Tempern erfolgte v/ie in Fig. 5» in der eine Wicklung mit 1, ein U-förmiger laminierter Kern mit 2 und ein keramischer Zylinder mit 3 bezeichnet ist, um den die Spule 1 gewickelt ist. Die Schenkel jedes Kernelementes wurden von entgegengesetzten Seiten abwechselnd in die keramischen Zylinder eingesetzt, um einen rahmenförnigen Kern zu bilden.'; After the punching, a core element was tempered at high temperature and then in a magnetic field from 700 ° 0 to 40 ° 0 at a cooling rate of 100 ° C / hour. annealed. The magnetic annealing took place as shown in FIG. 5, in which a winding is denoted by 1, a U-shaped laminated core is denoted by 2 and a ceramic cylinder is denoted by 3, around which the coil 1 is wound. The legs of each core element were alternately inserted into the ceramic cylinders from opposite sides to form a frame-shaped core.
An die Spule wurde eine Spannung angelegt, damit sich in ihr ein Magnetfeld von 4 Oersted ausbildete. Nach Beendigung der magnetischen Teraperungsbehandlung wurden die Kerneleiaente herausgenommen und 30 von ihnen wurden zu einem Kernlaminat bzw. -paket zusammengefügt, wobei die,offenen Enden der Schenkel von jedem Kern-„e^jßmont* an den geschlossenen Enden der Schenkel der anderen Kernel eiaente gestapelt wurden, wie dies in Fig. 6 gezeigt, ist» In dieser Figur öind die Leitungen 4 zu den Solenoidspulen mit 5t eil* laminierter ü-förmiger Ktpn mit 6 und die isolierenden Schichten mit 7 bezeichnet.A voltage was applied to the coil so that a magnetic field of 4 oersted was formed in it. After finishing the magnetic The kernel components were removed from the skin treatment and 30 of them were put together to form a core laminate or package, where the open ends of the legs of each core "e ^ jßmont * at the closed ends of the legs of the other kernels some have been stacked, as shown in Fig. 6, "In this Figure öind the lines 4 to the solenoid coils with 5 parts * laminated U-shaped Ktpn with 6 and the insulating layers denoted by 7.
Die magnetischen Eigenschaften dieser laminierten Kerne sind in ' der Tabelle 5 angegeben.The magnetic properties of these laminated cores are in 'of Table 5.
- 17 -209813/0265 .- 17 -209813/0265.
Nr.sample
No.
EigenschaftenMagnetic
properties
= 55 mm = 70 mmLeg length
= 55 mm = 70 mm
11,4•
11.4
Bein Vergleich der Tabelle 1 mit der Tabelle 5 erkennt man, dass der rechteckige Verlauf der Hysteresiskurve des laminierten U-förmigen Kernes vrenig schlechter ist als bei dem Ringkern. Die Ursache hierfür sind kleine Spalte, die an den gegenüberliegenden Enden der Schenkel des laminierten Kerns durch alternatives Laminieren der U-förmigen Kernelemente in entgegengesetzten Richtungen entstanden sind.A comparison of Table 1 with Table 5 shows that the rectangular course of the hysteresis curve of the laminated U-shaped Kernes is vrenig worse than with the toroidal core. The cause for this are small gaps created at the opposite ends of the legs of the laminated core by alternative lamination of the U-shaped core elements in opposite directions have arisen.
Wenn 1, des laminierten Kerns grosser als 55 mm ist, sind jedoch der rechteckige Verlauf seiner Hysteresiskurve so, dass Br/BlO > 85 & und BO.5/BIO >90 # sind und sich als Kern für einen magnetischen Verstärker oder magnetischen Multivibrator eignen.If 1, of the laminated core is larger than 55 mm, however, the rectangular shape of its hysteresis curve is such that Br / BlO> 85 & and BO.5 / BIO> 90 # and are suitable as a core for a magnetic amplifier or magnetic multivibrator .
Die Tabelle 5 lässt such erkennen, dass bei ansteigendem I1 so-Table 5 shows that with increasing I 1
- 18 209813/0268 - 18 209813/0268
wohl das Kechteclcverhältnis als auch seine Koerzitivkraft zur
,-irhöhuns neigen. Es konnte ferner ermittelt v/erden, dass das
Verhältnis der Schenkellänge 1, zur Länge 1-, des Jochs wenigstens
2,5 sein soll und vorzugsweise iia 3ereich von 5 his 5
liegt.the Kechteclc ratio as well as its coercive force tend to be inclined to rise. It could also be determined that the
The ratio of the leg length 1 to the length 1 of the yoke should be at least 2.5 and preferably in the range from 5 to 5
lies.
Im Vergleich zu üblichen Rin^kernen hat ein erfindunssseEis.sser
laminierter Kern den v/eiteren Vorteil, dass er seine magnetischen
Eigenschaften bei von aussen einwirkenden Spannungen oder
ätössen nur wenig verhindert. Versuchsweise hat man eine äussere
Kraft mit einer Amplitude von $ g, wobei g die Schwerkraftbeschleunigung
ist, einen Tag und eine Hacht lang auf einen U~
förmigen Kern gemäss der Erfindung und auf einen ringförmigen
Kern aus orientierter 50-Pernalloy mit einer Dicke von 0,1 mm
einwirken lassen. Obwohl das Hechteckvörhältnis des Rin^-kerns
um 5 - 7 Cfj abna.hm, konnte keine Veränderung magnetischer Eigenschaften
an dem Kern ßemäss der Erfindung beobachtet v/erden.Compared to conventional ring cores, a laminated core according to the invention has the further advantage that it only slightly prevents its magnetic properties in the event of external tensions or external stresses. As an experiment, one has an external force with an amplitude of $ g, where g is the acceleration due to gravity, on a U ~ for a day and a half
shaped core according to the invention and let act on an annular core made of oriented 50-Pernalloy with a thickness of 0.1 mm. Although the pike-corner ratio of the ring core decreased by 5-7 ° C , no change in magnetic properties could be observed on the core according to the invention.
Pa.t entansp rüchePa.t claims
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